BR112013023087B1 - x-ray source for x-ray generation and set of x-ray sources - Google Patents
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Abstract
FONTE DE RAIO-X PARA A GERAÇÃO DE RAIO-X E CONJUNTO DE FONTES DE RAIO-X . A presente invenção refere-se a uma fonte de raio-x (100, 200) para a geração de raios-x com, pelo menos, uma banda estreita de energia inclui um recipiente envolvente, um primeiro contato (102, 306) combinado com uma primeira superfície de contato (104) no recipiente envolvente, um segundo contato (106, 308) combinado com uma segunda superfície de contato (108) no recipiente envolvente, e um conjunto atuador (110, 310) ligado operativamente a pelo menos um dos primeiros e segundos contatos. O conjunto atuador (110, 310) está estruturado para fazer com que primeira superfície de contato e a segunda superfície de contato (108) entrem em contato várias vezes, e separar-se depois de fazer contato, enquanto em operação. A primeira superfície de contato (104) é uma superfície de um primeiro material triboelétrico e a segunda superfície de contato (108) é uma superfície de um segundo material triboelétrico, a superfície do primeiro material triboelétrico tendo um potencial triboelétrico negativo em relação à superfície do segundo material triboelétrico. O segundo contato (106, 308) contém um material que inclui um elemento atômico na sua composição que tem um estado excitado de energia quântica que pode ser excitado por elétrons viajando da primeira superfície de (...).X-RAY SOURCE FOR THE GENERATION OF X-RAY AND SET OF X-RAY SOURCES. The present invention relates to an x-ray source (100, 200) for the generation of x-rays with at least a narrow energy band including an enclosing container, a first contact (102, 306) combined with a first contact surface (104) in the wraparound container, a second contact (106, 308) combined with a second contact surface (108) in the wraparound container, and an actuator assembly (110, 310) operably connected to at least one of the first and second contacts. The actuator assembly (110, 310) is structured to make the first contact surface and the second contact surface (108) come into contact several times, and to separate after making contact, while in operation. The first contact surface (104) is a surface of a first triboelectric material and the second contact surface (108) is a surface of a second triboelectric material, the surface of the first triboelectric material having a negative triboelectric potential in relation to the surface of the second triboelectric material. The second contact (106, 308) contains a material that includes an atomic element in its composition that has an excited state of quantum energy that can be excited by electrons traveling from the first surface of (...).
Description
[001] Este pedido reivindica prioridade para o Pedido Provisório dos Estados Unidos N° 61/451.694 registrado em 11.03.11, o conteúdo completo do qual está incorporado por referência neste documento.[001] This request claims priority for United States Provisional Application No. 61 / 451,694 filed on March 11, 2011, the complete content of which is incorporated by reference in this document.
[002] Esta invenção foi feita com apoio do governo dos EUA de Subvenção N° W81XWH-10-1-1049, concedido pelo Comando de Material e Pesquisas Médicas do Exército. O Governo dos EUA tem certos direitos na presente invenção.[002] This invention was made with the support of the US government Grant No. W81XWH-10-1-1049, granted by the Army Material and Medical Research Command. The US Government has certain rights in the present invention.
[003] O campo das concretizações atualmente reivindicadas da presente invenção refere-se a fontes de raios-x triboelétricas.[003] The field of the currently claimed embodiments of the present invention relates to triboelectric x-ray sources.
[004] Discussão da Tecnologia Relacionada[004] Discussion of Related Technology
[005] Triboeletricidade tem sido utilizada na pesquisa científica fundamental como uma fonte de elevado potencial eletrostático por mais de três séculos a partir do aparelho eletrostático inicial de Hau- kesbee (F. Haukesbee, Experiências físico-mecânicas sobre vários assuntos (Londres: 1709)) até os geradores de mesmo nome de van der Graaf, ainda continua a haver uma ausência notável de uma primeira abordagem de princípios para o tema (M. Stoneham, Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 17, 084009 (2009)). Geradores eletrostáticos armazenam a carga integrada, que é desenvolvida quando dois materiais são friccionados em contato de atrito. Os materiais são escolhidos para estarem mais afastados nas séries triboelétricas - uma lista derivada empiricamente mostrando tanto a propensão dos materiais para carregar e a polaridade de carga (P. E. Shaw, Proc. R. Soc. Lond. A 94, 16 (1917)). No ponto de contato entre os dois materiais, a eletrifi- cação por atrito pode ser de tal magnitude que pode ionizar o gás que o rodeia, criando triboluminescência. A triboluminescência observada durante o descolar de fita adesiva sensível à pressão (PSA) tem atraído muito a atenção científica (E. N. Harvey, Science 89, 460 (1939)) e tem uma origem eletrostática.[005] Triboelectricity has been used in fundamental scientific research as a source of high electrostatic potential for more than three centuries from Haukesbee's initial electrostatic apparatus (F. Haukesbee, Physico-mechanical experiments on various subjects (London: 1709) ) until the van der Graaf generators of the same name, there is still a notable absence of a first approach of principles for the theme (M. Stoneham, Modeling Simul. Mater. Sci. Eng. 17, 084009 (2009)). Electrostatic generators store the integrated charge, which is developed when two materials are rubbed in frictional contact. The materials are chosen to be further apart in the triboelectric series - an empirically derived list showing both the propensity of the materials to charge and the charge polarity (P. E. Shaw, Proc. R. Soc. Lond. A 94, 16 (1917)). At the point of contact between the two materials, the friction electrification can be of such magnitude that it can ionize the surrounding gas, creating triboluminescence. The triboluminescence observed during the peeling of pressure sensitive adhesive tape (PSA) has attracted a lot of scientific attention (E. N. Harvey, Science 89, 460 (1939)) and has an electrostatic origin.
[006] Quando a fita é descolada, densidades de carga 1012 e cm-2 (onde ‘e’ é a carga fundamental no elétron) são expostas sobre as su-perfícies da região recém descolada e subsequente descarga (C. G. Camara, J. V. Escobar, J. R. Hird e S. P. Putterman, Nature 455, 1089 (2008)). Se a fita for descolada no vácuo10 mTorr, verificou-se que a triboluminescência produzida estende as energias de raios-X (V. V. Karasev, N. A. Krotova e B. W. Deryagin, Dokl. Akad. Nauk. SSR 88 777 (1953)). Mais recentemente (Camara, et al.5 id.), verificou-se que existem duas escalas de tempo para tribo-carregamento durante a descolagem de fita adesiva no vácuo: a primeira comum a geradores eletrostáticos e experimentos eletrostáticos clássicos (W. R. Harper, Eletrificação por contato e atrito, (Oxford University Press, London, 1967)), é o processo de longa escala de tempo que resulta em uma densidade de carga média de l! ■' sendo mantido sobre a superfície da fita e, segundo, um processo de nanossegundo com densidades de carga de -v3 " ■ ’-T . Além disso, verificou-se que a descarga de rai- os-X a partir do descolamento da fita era suficientemente autocolimado na linha da casca para resolver o espaçamento inter-falângico de um dedo humano. A emissão de impulsos de raios-X de nanossegundos permitiu uma estimativa da região de emissão a ser calculado. Pesquisas posteriores sobre descolamento de fita PSA com uma largura de 1,5 milímetros confirmou que o processo tem lugar em dimensões inferiores a (C. G. Camara, J. V. Escobar, J. R. Hird e S. P. Putter man, Appl. Phys. B 99, 613 (2010)). Este resultado forneceu a possibi-lidade de fontes de raios-X com vários elementos que consistem em matrizes sub-mm alimentadas pelo efeito tribo elétrico.[006] When the tape is detached, charge densities 1012 and cm-2 (where 'e' is the fundamental charge in the electron) are exposed on the surfaces of the newly detached region and subsequent discharge (CG Camara, JV Escobar, JR Hird and SP Putterman, Nature 455, 1089 (2008)). If the tape is detached in the
[007] Apoiando este trabalho recente sobre triboeletricidade está um ressurgimento do interesse na forma como ocorre a transferência de carga entre os diferentes materiais e, particularmente, entre os po-límeros. Particularmente intrigante é o relato de como polímeros se carregam uns aos outros (M. M. Apodaca, P. J. Wesson, K. J. M. Bishop, M. A. Ratner e B. A. Grzybowski, Angew. Chem. Int. Ed. 49, 946 (2010)). Mais fundamentalmente, uma questão em aberto é se a partícula de transferência é um íon (L. McCathy e G. M. Whitesides, Angew. Chem. Int.ed. 47, 2188 (2008)) ou um elétron (Harper, id.) - uma questão que é ainda debatida, apesar de séculos de pesquisa experimental. Se os portadores de carga responsáveis pela tribocarga são elétrons ou íons, o que está claro é que grandes densidades de carga são facilmente geradas.[007] Supporting this recent work on triboelectricity is a resurgence of interest in the way in which charge transfer occurs between different materials and, particularly, between polymers. Particularly intriguing is the account of how polymers charge each other (M. M. Apodaca, P. J. Wesson, K. J. M. Bishop, M. A. Ratner and B. A. Grzybowski, Angew. Chem. Int. Ed. 49, 946 (2010)). More fundamentally, an open question is whether the transfer particle is an ion (L. McCathy and GM Whitesides, Angew. Chem. Int.ed. 47, 2188 (2008)) or an electron (Harper, id.) - an question that is still debated, despite centuries of experimental research. If the charge carriers responsible for the tribocharge are electrons or ions, what is clear is that large charge densities are easily generated.
[008] Para ocorrer o carregamento mais eficaz, contato íntimo entre os materiais e limpeza das superfícies de contato é importante (R. Budakian, K. Weninger, R. A. Hiller e S. P. Putterman, Nature 391, 266 (1998)). Ao mesmo tempo a geometria do descolamento de fitas PSA é matematicamente elegante (A. D. McEwan e G. I. Taylor, J. Fluid Mech. 26, 1 (1966)) e satisfaz ambos os critérios, uma desvantagem da utilização destes para um dispositivo portátil de raios-X não requerendo uma fonte de alta tensão é, no entanto, a significativa saída de gás que ocorre durante o descolamento da fita comercial no vácuo (E. Constable, J. Horvat e R. A. Lewis, Appl. Phys. Lett. 97, 131502 (2010)). Subsiste assim uma necessidade de fontes de raios-x triboelétricas melhoradas.[008] For the most effective loading to occur, close contact between the materials and cleaning of the contact surfaces is important (R. Budakian, K. Weninger, R. A. Hiller and S. P. Putterman, Nature 391, 266 (1998)). At the same time, the geometry of the detachment of PSA tapes is mathematically elegant (AD McEwan and GI Taylor, J. Fluid Mech. 26, 1 (1966)) and satisfies both criteria, a disadvantage of using these for a portable radius device. X not requiring a high voltage source is, however, the significant outflow of gas that occurs during detachment of the commercial tape in a vacuum (E. Constable, J. Horvat and RA Lewis, Appl. Phys. Lett. 97, 131502 ( 2010)). Thus, there remains a need for improved triboelectric x-ray sources.
[009] Uma fonte de raio-x para a geração de raios-x com, pelo menos, uma banda estreita de energia de acordo com uma concretização da presente invenção inclui um recipiente envolvente, um primeiro contato combinado com uma primeira superfície de contato no recipiente envolvente, um segundo contato combinado com uma segunda superfície de contato no recipiente envolvente, e um conjunto atuador ligado operativamente a pelo menos um dos primeiros e segundos contatos. O conjunto atuador está estruturado para fazer com que primeira superfície de contato e a segunda superfície contato entrem em contato várias vezes, e se separem depois de fazer contato, enquanto em operação. A primeira superfície de contato é uma superfície de um primeiro material triboelétrico e a segunda superfície de contato é uma superfície de um segundo material triboelétrico, a superfície do primeiro material triboelétrico tendo um potencial triboelétrico negativo em relação à superfície do segundo material triboelétrico. O segundo contato contém um material que inclui um elemento atômico na sua composição que tem um estado excitado de energia quântica que pode ser excitado por elétrons se deslocando da primeira superfície de contato para a segunda superfície de contato de tal modo que o elemento atômico emite raios-X tendo uma energia dentro de, pelo menos, uma banda estreita de energia na transição a partir do estado excitado para um estado de energia mais baixo. O recipiente envolvente está estruturado para proporcionar controle de um ambiente atmosférico aos qual a primeira e segunda superfície de contato estão expostas.[009] An x-ray source for generating x-rays with at least a narrow band of energy according to an embodiment of the present invention includes an enclosing container, a first contact combined with a first contact surface on the wraparound container, a second contact combined with a second contact surface in the wraparound container, and an actuator assembly operatively connected to at least one of the first and second contacts. The actuator set is structured to make the first contact surface and the second contact surface come into contact several times, and separate after making contact, while in operation. The first contact surface is a surface of a first triboelectric material and the second contact surface is a surface of a second triboelectric material, the surface of the first triboelectric material having a negative triboelectric potential in relation to the surface of the second triboelectric material. The second contact contains a material that includes an atomic element in its composition that has an excited state of quantum energy that can be excited by electrons moving from the first contact surface to the second contact surface in such a way that the atomic element emits rays. -X having an energy within at least a narrow band of energy in the transition from the excited state to a lower energy state. The surrounding container is structured to provide control of an atmospheric environment to which the first and second contact surfaces are exposed.
[0010] Um conjunto de fontes de raios-X de acordo com uma con cretização da presente para a geração de um conjunto de raios-X com, pelo menos, uma banda estreita de energia inclui uma pluralidade de fontes de raios-x triboelétrico dispostas num padrão ordenado. Cada uma da pluralidade de fontes de raios-x triboelétricas contém um primeiro contato disposto com uma primeira superfície de contato em um recipiente envolvente, e um conjunto atuador ligado operativamente a pelo menos um dos primeiro e segundo contatos. O conjunto atuador está estruturado para fazer com que primeira superfície de contato e a segunda superfície contato entrem em contato várias vezes, e se separem depois de fazer contato, enquanto em operação. A primeira superfície de contato é uma superfície de um primeiro material triboelétri- co e a segunda superfície de contato é uma superfície de um segundo material triboelétrico. A superfície do primeiro material triboelétrico tem um potencial triboelétrico negativo em relação à superfície do segundo material triboelétrico. O segundo contato contém um material que inclui um elemento atômico na sua composição que tem um estado excitado de energia quântica que pode ser excitado por elétrons se deslocando da primeira superfície de contato para a segunda superfície de contato de tal modo que o elemento atômico emite raios-X tendo uma energia dentro de, pelo menos, uma banda estreita de energia na transição a partir do estado excitado para um estado de energia mais baixo. O recipiente envolvente está estruturado para proporcionar controle de um ambiente atmosférico aos qual a primeira e segunda superfície de contato estão expostas.[0010] A set of X-ray sources according to the present embodiment for the generation of a set of X-rays with at least one narrow band of energy includes a plurality of triboelectric x-ray sources arranged in an orderly pattern. Each of the plurality of triboelectric x-ray sources contains a first contact arranged with a first contact surface in an enclosing container, and an actuator assembly operatively connected to at least one of the first and second contacts. The actuator set is structured to make the first contact surface and the second contact surface come into contact several times, and separate after making contact, while in operation. The first contact surface is a surface of a first triboelectric material and the second contact surface is a surface of a second triboelectric material. The surface of the first triboelectric material has a negative triboelectric potential in relation to the surface of the second triboelectric material. The second contact contains a material that includes an atomic element in its composition that has an excited state of quantum energy that can be excited by electrons moving from the first contact surface to the second contact surface in such a way that the atomic element emits rays. -X having an energy within at least a narrow band of energy in the transition from the excited state to a lower energy state. The surrounding container is structured to provide control of an atmospheric environment to which the first and second contact surfaces are exposed.
[0011] Objetivos adicionais e vantagens se tornarão evidentes a partir de uma consideração da descrição, desenhos e exemplos.[0011] Additional objectives and advantages will become evident from a consideration of the description, drawings and examples.
[0012] A FIG. 1 é uma ilustração esquemática de uma fonte de raios-X de acordo com uma concretização da presente invenção. Este aparelho traz uma haste de silicone e um substrato epóxi dentro e fora do contato. O substrato epóxi 106 é de 3,5 mm de espessura, com uma marca da haste de silicone cilíndrica 102 tendo um diâmetro de ~ 10 mm. O silicone está ligado ao solenoide 112 por meio de pinos a uma montagem de teflon 118. O induzido do solenoide é puxado por duas molas de extensão 114, 116 para dentro do substrato de epóxi o qual está montado sobre um bloco de teflon 120. Um detector de raios- X em estado sólido 122 é colocado a uma distância de 7 cm da fonte a 65 graus. A separação entre 106 e 102 pode ser variada entre 0 mm e 5 mm, e verificou-se que o dispositivo poderia operar até 20 Hz.[0012] FIG. 1 is a schematic illustration of an X-ray source according to an embodiment of the present invention. This device has a silicone rod and an epoxy substrate in and out of contact. The
[0013] A FIG. 2 mostra espectros de emissão de raios X do dispo sitivo da FIG. 1 operado a 1 Hz por 60 segundos usando epóxi carregado de molibdênio (leve) ou prata (sombreado) em contato com borracha siliconada. A separação máxima era de 5 mm. A resolução dos espectros é limitada pelo instrumento.[0013] FIG. 2 shows X-ray emission spectra of the device of FIG. 1 operated at 1 Hz for 60 seconds using molybdenum (light) or silver (shaded) epoxy in contact with silicone rubber. The maximum separation was 5 mm. Spectrum resolution is limited by the instrument.
[0014] A FIG. 3 mostra fótons de raios-X individuais representados como uma função de tempo de chegada, quando o dispositivo da FIG. 1 (sistema de epóxi silicone - Ag) é operado a 0,5 Hz, uma separação de 5 mm e 1 mTorr. Raios-X são emitidos continuamente durante todo o ciclo aberto e são de intensidade suficiente para excitar as linhas Ag K para > 1 segundo. Inserção: Os espectros dos primeiros 100 ms (preto) e últimos 100 ms (sombreado) de fótons emitidos não apresentam diferenças espectrais ao longo do ciclo completo.[0014] FIG. 3 shows individual X-ray photons represented as a function of arrival time, when the device of FIG. 1 (silicone epoxy system - Ag) is operated at 0.5 Hz, a separation of 5 mm and 1 mTorr. X-rays are emitted continuously throughout the open cycle and are of sufficient intensity to excite the Ag K lines for> 1 second. Insertion: The spectra of the first 100 ms (black) and the last 100 ms (shaded) of photons emitted do not show spectral differences over the entire cycle.
[0015] A FIG. 4 mostra espectros de emissão de raios X de epóxi carregado de Ag como uma função da pressão com o dispositivo da FIG. 1, operado a 10 Hz. Alterando a pressão de vácuo de 1 mTorr (leve) para 30 mTorr (sombreado) resulta em uma mudança do espectro e uma notável ausência das linhas Ag-K nas pressões mais elevadas. Inserção: Histograma de fótons de raios X registrado durante 1 s, a uma pressão de vácuo de 30 mTorr mostrando o estreitamento temporal da emissão de raios-X.[0015] FIG. 4 shows X-ray emission spectra of Ag-loaded epoxy as a function of pressure with the device of FIG. 1, operated at 10 Hz. Changing the vacuum pressure from 1 mTorr (light) to 30 mTorr (shaded) results in a spectrum change and a notable absence of the Ag-K lines at the highest pressures. Insertion: X-ray photon histogram recorded for 1 s, at a vacuum pressure of 30 mTorr showing the temporal narrowing of the X-ray emission.
[0016] A FIG. 5 mostra o fluxo de raios-X em diferentes taxas de repetição para o sistema Ag - Epóxi - silicone operado a uma pressão de 20 mTorr. Inserção: A escala entre os tempos de amostragem curtos é aproximadamente linear.[0016] FIG. 5 shows the flow of X-rays at different repetition rates for the Ag - Epoxy - silicone system operated at a pressure of 20 mTorr. Insertion: The scale between the short sampling times is approximately linear.
[0017] A FIG. 6 mostra uma fonte de raios-X de acordo com uma outra concretização da presente invenção.[0017] FIG. 6 shows an X-ray source according to another embodiment of the present invention.
[0018] A FIG. 7 é uma fotografia que mostra o dispositivo da FIG. 6 operando em uma atmosfera de néon de baixa pressão.[0018] FIG. 7 is a photograph showing the device of FIG. 6 operating in a low-pressure neon atmosphere.
[0019] A FIG. 8 é uma ilustração esquemática de uma fonte de um conjunto de raios-X de acordo com uma concretização da presente invenção.[0019] FIG. 8 is a schematic illustration of a source of an X-ray array according to an embodiment of the present invention.
[0020] A FIG. 9 é uma ilustração esquemática de um quadrante fonte de um conjunto de raios-X da FIG. 8 em uma vista explodida.[0020] FIG. 9 is a schematic illustration of a source quadrant of an X-ray array of FIG. 8 in an exploded view.
[0021] A FIG. 10 é uma ilustração esquemática de uma vista em seção transversal de duas fontes triboelétricas de raios-X na fonte da série de raios-X da FIG. 8.[0021] FIG. 10 is a schematic illustration of a cross-sectional view of two triboelectric X-ray sources in the source of the X-ray series of FIG. 8.
[0022] A FIG. 11A é uma ilustração esquemática de uma fonte de um conjunto de raios-X de acordo com uma outra concretização da presente invenção em uma vista em perspectiva de um recorte parcial.[0022] FIG. 11A is a schematic illustration of a source of an X-ray array according to another embodiment of the present invention in a perspective view of a partial cutout.
[0023] A FIG. 1B é uma ilustração esquemática de uma fonte de um conjunto de raios-X da FIG. 11A com um lado do recipiente envolvente retirado.[0023] FIG. 1B is a schematic illustration of a source of an X-ray array of FIG. 11A with one side of the wrapping container removed.
[0024] Algumas concretizações da presente invenção são discuti das em detalhe abaixo. Ao descrever as concretizações, é empregada terminologia específica por uma questão de clareza. Porém, a invenção não está destinada a estar restrita a esta terminologia assim selecionada. Uma pessoa especialista na técnica pertinente reconhecerá que outros componentes equivalentes podem ser empregados e outros métodos desenvolvidos sem se afastar dos conceitos gerais da presente invenção. Todas as referências citadas em qualquer lugar nesta especificação, incluindo as seções de Fundamentos e Descrição Detalhada, estão incorporadas por referência como se cada uma tivesse sido incorporada individualmente.[0024] Some embodiments of the present invention are discussed in detail below. When describing the embodiments, specific terminology is used for the sake of clarity. However, the invention is not intended to be restricted to this terminology so selected. A person skilled in the relevant art will recognize that other equivalent components can be employed and other methods developed without departing from the general concepts of the present invention. All references cited anywhere in this specification, including the Fundamentals and Detailed Description sections, are incorporated by reference as if each had been incorporated individually.
[0025] Algumas concretizações da presente invenção podem for necer uma fonte de raios-X de baixo custo a qual não requer uma fonte de alimentação de alta tensão. Em uma concretização, ela está constituída por dois materiais triboelétricos repetidamente postos em contato e fora de contato em um vácuo utilizando um atuador (por exemplo, um dispositivo que utiliza piezeletricidade, força eletromecâ- nica, magnetoestrição, ou energia humana para produzir movimento) Um material é o cátodo, que pode ser, mas não está limitado a isso, um polímero ou monômero (tal como silicone, vinil, látex, EPDM, Teflon, etc.). O segundo material proporciona o ânodo e é de um metal, ou de um plástico, uma cerâmica, um polímero um monômero ou um epóxido, por exemplo, o qual está carregado com material metálico de modo a aumentar a eficiência bremsstrahlung (radiação de frenagem, radiação eletromagnética produzida na colisão entre átomos a elétrons em movimento rápido) e gerar linhas de raios X características. O dispositivo pode ser usado para geração de imagens de raios-X, análise elementar e espectroscopia, por exemplo, e pode abrir novas possibilidades nas diversas áreas em que os raios-X são usados.[0025] Some embodiments of the present invention may provide a low-cost X-ray source which does not require a high voltage power supply. In one embodiment, it consists of two triboelectric materials repeatedly brought into contact and out of contact in a vacuum using an actuator (for example, a device that uses piezoelectricity, electromechanical force, magnetostriction, or human energy to produce movement) One material is the cathode, which can be, but is not limited to, a polymer or monomer (such as silicone, vinyl, latex, EPDM, Teflon, etc.). The second material provides the anode and is made of a metal, or a plastic, a ceramic, a polymer, a monomer or an epoxide, for example, which is loaded with metallic material in order to increase the efficiency bremsstrahlung (braking radiation, electromagnetic radiation produced in the collision between atoms and fast moving electrons) and generate characteristic X-ray lines. The device can be used for X-ray imaging, elemental analysis and spectroscopy, for example, and can open up new possibilities in the various areas where X-rays are used.
[0026] Existem muitos benefícios de algumas concretizações da presente invenção através de um sistema que incorpora a fita PSA. Por exemplo, a geometria pode ser alterada para aumentar o campo elétrico ou para produzir uma fonte formatada de raios-X; a liberação de gases no vácuo pode ser reduzida; o espectro de raios-X pode ser controlado para produzir linhas características de elementos; as superfícies de contato podem ser projetadas para promover uma descarga elétrica mais rápida; o dispositivo pode ainda ser miniaturizado e elementos individuais podem ser dispostos em conjuntos. A emissão de raios-x pode ser controlada pela taxa de repetição de contato, a composição do gás e a pressão, a temperatura, a tensão de contato, a rugosidade da superfície, a rigidez da superfície.[0026] There are many benefits of some embodiments of the present invention through a system that incorporates the PSA tape. For example, the geometry can be changed to increase the electric field or to produce a formatted X-ray source; the release of gases in a vacuum can be reduced; the X-ray spectrum can be controlled to produce characteristic lines of elements; contact surfaces can be designed to promote faster electrical discharge; the device can also be miniaturized and individual elements can be arranged in sets. The emission of x-rays can be controlled by the rate of repetition of contact, the composition of the gas and the pressure, the temperature, the contact tension, the roughness of the surface, the rigidity of the surface.
[0027] Dispositivos de acordo com algumas concretizações da presente invenção pode encontrar aplicação onde os raios-X são usados e poderiam abrir novas áreas de mercado. Os aplicativos podem incluir situações de produção de imagens médicas, onde o custo ou falta de fornecimento de energia em locais remotos é um problema. Outras áreas de aplicação podem incluir a fluorescência de raios-X e análise elementar em geologia ou ciência dos materiais, etc., Todavia, os conceitos mais amplos da presente invenção não estão limitados a estes exemplos específicos.[0027] Devices according to some embodiments of the present invention can find application where X-rays are used and could open up new areas of the market. Applications can include medical imaging situations, where the cost or lack of power supply in remote locations is an issue. Other areas of application may include X-ray fluorescence and elementary analysis in geology or materials science, etc. However, the broader concepts of the present invention are not limited to these specific examples.
[0028] A FIG. 1 é uma ilustração esquemática de uma fonte de raios-X 100 para a geração de raios - X com pelo menos uma banda estreita de energia de acordo com uma concretização da presente in-venção. A fonte de raios-X 100 inclui um recipiente envolvente (não mostrado na FIG. 1), um primeiro contato 102 disposto com uma primeira superfície de contato 104 no recipiente envolvente, um segundo contato 106 disposto com uma segunda superfície de contato 108 no recipiente envolvente, e de um conjunto atuador 110 operativamente ligado a pelo menos um primeiro contato 102 e ao segundo contato 106. O conjunto atuador 110 está estruturado de forma a fazer com que a primeira superfície de contato 104 e a segunda superfície de contato 108 para entrarem em contato, repetidamente, e se separar depois de fazer contato, quando em operação. A primeira superfície de contato 104 é uma superfície de um primeiro material triboelétrico e a segunda superfície de contato 108 é uma superfície de um segundo material triboelétrico. A superfície do primeiro material triboelétrico tem um potencial triboelétrico negativo em relação à superfície do segundo material triboelétrico enquanto a fonte de raios-X estiver em operação. O segundo contato 106 contém um material com um elemento atômico na sua composição que tem um estado excitado de energia quântica que pode ser excitado por elétrons se deslocando da primeira superfície de contato 104 para a segunda superfície de contato 108. O elemento atômico emite raios-X tendo uma energia dentro de, pelo menos, uma banda estreita de energia na transição a partir do estado excitado para um estado de energia mais baixo. O recipiente envolvente está estruturado para proporcionar controle de um ambiente atmosférico aos qual a primeira e segunda superfície de contato estão expostas.[0028] FIG. 1 is a schematic illustration of an
[0029] O termo "banda estreita de energia" de raios-X refere-se ao tipo de raios X emitidos por transições entre os níveis de energia quan-tificados, tal como entre os níveis de energia de elétrons atômicos. Al-guns alargamentos da banda de energia destinam-se a ser incluídos dentro da definição de "banda estreita de energia", tais como, mas não limitados a alargamento Doppler. Isto também pode incluir uma estrutura fina na banda de energia estreita, tal como quando os átomos que emitem os raios-x estão em um campo magnético. Isto pode incluir, mas não está limitado a, linhas-K. Pode incluir também linhas-L e/ou outras linhas de transição.[0029] The term "narrow energy band" of X-rays refers to the type of X-rays emitted by transitions between quantified energy levels, such as between atomic electron energy levels. Some enlargements of the energy band are intended to be included within the definition of "narrow energy band", such as, but not limited to Doppler enlargement. This can also include a thin structure in the narrow energy band, such as when the atoms that emit the x-rays are in a magnetic field. This can include, but is not limited to, K-lines. It can also include L-lines and / or other transition lines.
[0030] O elemento atômico pode ter uma pluralidade de estados excitados de energia quântica que podem ser excitados por elétrons se deslocando da primeira superfície de contato para a segunda superfície de contato em algumas concretizações da presente invenção. O elemento atômico, neste caso, emite raios-x tendo uma energia dentro de uma pluralidade de bandas de energia estreitas na transição a partir da pluralidade de estados excitados de energia quântica para estados de energia mais baixa.[0030] The atomic element can have a plurality of excited states of quantum energy that can be excited by electrons moving from the first contact surface to the second contact surface in some embodiments of the present invention. The atomic element, in this case, emits x-rays having an energy within a plurality of narrow energy bands in the transition from the plurality of excited states of quantum energy to lower energy states.
[0031] Em algumas incorporações, o segundo contato 106 contém um material com uma pluralidade de elementos atômicos, cada um dos quais têm um estado excitado de energia quântica que pode ser excitado por elétrons se deslocando da primeira superfície de contato 104 para a segunda superfície de contato 108. Neste caso, a pluralidade de elementos atômicos emite raios-X que têm uma energia dentro com respeito às bandas estreitas de energia na transição a partir de cada estado excitado de energia quântica respectivo para um estado correspondente de energia mais baixa. Em outras palavras, um elemento atômico particular pode proporcionar uma pluralidade de linhas de raio-X úteis para algumas aplicações. Em outras aplicações, dois, três, quatro, ou mais elementos atômicos podem ser utilizados no segundo contato 106 para fornecer uma fonte de várias linhas.[0031] In some embodiments, the
[0032] As linhas K de elementos atômicos aumentam aproxima damente como o quadrado de Z-l, onde Z é o número atômico. Por conseguinte, para aplicações nas quais são necessárias fontes de banda estreita de energia mais elevada, podem ser considerados elementos atômicos com número atômico Z mais elevado para serem incluídos no segundo contato 106. Por exemplo, em algumas aplicações, um elemento atômico que tem um número atômico Z de pelo menos 13 pode ser desejável. Em algumas concretizações, o material que inclui o elemento atômico que emite a banda estreita de raios-X pode ser o segundo material triboelétrico. Por exemplo, o segundo contato 106 pode ser um contato de metal em algumas concretizações. Um exemplo que pode ser adequado para algumas aplicações é usar chumbo (Pb) para o segundo contato 106. Todavia, os conceitos mais amplos da presente invenção não estão limitados a estes exemplos. Em outras concretizações, pode-se selecionar o segundo material triboelétrico com base nas suas propriedades triboelétricas e/ou outras propriedades e selecionar um material adicional que tenha um elemento atômico que fornece a banda estreita de raios-X desejada. Outras propriedades dos materiais podem ser propriedades práticas, tais como custo, segurança, as possibilidades de fabricação, a capacidade de ser combinado com materiais que contenham os elementos atômicos desejados, etc.. Por exemplo, em algumas aplicações, o segundo material triboelétrico pode ser um epóxi e o material que tem o elemento atômico pode ser um metal. Em algumas concretizações, um polímero, foi achado ser adequado para o primeiro material triboelétri- co. Todavia, os conceitos mais amplos da presente invenção não es-tão limitados a estes exemplos específicos.[0032] The K lines of atomic elements increase approximately as the square of Z-1, where Z is the atomic number. Therefore, for applications in which higher band narrow energy sources are required, atomic elements with a higher atomic number Z can be considered to be included in the
[0033] Em algumas concretizações, o primeiro material triboelétri- co e o segundo material triboelétrico são selecionados para fornecer uma densidade de carga de pelo menos 1010 elétrons por cm-2 em toda primeira superfície de contato.[0033] In some embodiments, the first triboelectric material and the second triboelectric material are selected to provide a charge density of at least 1010 electrons per cm-2 on every first contact surface.
[0034] O conjunto atuador 110 pode incluir pelo menos um sistema elétrico, hidráulico ou pneumático para fazer a primeira superfície de contato e a segunda superfície contato entrarem em contato várias vezes, e se separar depois de fazer contato. Algumas concretizações específicas de conjuntos acionadores serão descritas em mais detalhe abaixo. Porém, a invenção não está limitada a estes exemplos específicos.[0034] The actuator set 110 can include at least one electrical, hydraulic or pneumatic system to make the first contact surface and the second contact surface come into contact several times, and separate after making contact. Some specific embodiments of driver sets will be described in more detail below. However, the invention is not limited to these specific examples.
[0035] Como observado acima, algumas concretizações da pre sente invenção podem fornecer uma fonte de raios-X de alimentação triboelétrica simples que não utiliza fita PSA. Descrevemos agora uma concretização particular, em mais detalhe. A fonte de raios-X 100, ilus-trada na FIG. 1, inclui um solenoide 112 de 12 V CC do tipo “puxar” e acionamento associado que é ativado por um pulso TTL de um gerador de atraso (SRS DG535). Um cilindro de borracha de silicone macia (1,6 mm de espessura; durômetro 60A) é formado em torno de uma haste de silicone (8 mm de diâmetro) e montado na extremidade da armadura de solenoide para formar um martelo (raio cilíndrico de aproximadamente 5 mm) para proporcionar o primeiro contato 102. O martelo impacta em um pedaço de 3,5 milímetros de espessura de epóxi fundido (Devcon No. 14270) por meio das molas de extensão 112, 114 que puxam a armadura para longe do corpo do solenoide 112 de modo que o contato silicone - epóxi é feito. Antes da montagem, o silicone é submetido a ultrassom em álcool etílico, numa tentativa de limpar a superfície. Para assegurar um bom contato com o substrato de epóxi, uma película fina de epóxi (de composição semelhante) é aplicada ao substrato, antes de permitir que este entre em contato com o substrato. Esta é deixada a secar durante 15 minutos. O epóxi não adere ao silicone e assim, quando separado, o silicone forma um relevo cilíndrico ligeiramente saliente do substrato. O contato tem uma área de contato aparente de 64 ± 5 mm2 (segunda superfície de contato 108).[0035] As noted above, some embodiments of the present invention may provide a simple triboelectric X-ray source that does not use PSA tape. We now describe a particular embodiment in more detail. The
[0036] Verificou-se que metais elementares em pó podem ser adi cionados ao epóxi sem eliminar o comportamento de carga triboelétri- ca do ligante epóxi. A adição de pós de molibdênio (1μ - 2 μm) e prata (malha 400) é utilizada nos exemplos abaixo. Os substratos de epóxi foram fundidos simultaneamente e pesados em um prato de pesagem de poliestireno usando epóxi que foi dispensado usando uma pistola aplicadora e bocal misturador. Se for usado enchimento metálico, este seria pesado primeiro antes do epóxi ser adicionado e meticulosamente misturado usando um agitador de madeira.[0036] It was found that powdered elemental metals can be added to the epoxy without eliminating the triboelectric charging behavior of the epoxy binder. The addition of molybdenum powders (1μ - 2 μm) and silver (400 mesh) is used in the examples below. The epoxy substrates were simultaneously melted and weighed on a polystyrene weighing plate using epoxy that was dispensed using an applicator gun and mixing nozzle. If metallic filler is used, it would be weighed first before the epoxy is added and meticulously mixed using a wooden stirrer.
[0037] O aparelho foi montado em uma câmara de vácuo, que foi esvaziada por uma bomba turbomolecular apoiada por uma bomba seca. A pressão de vácuo foi medida utilizando um medidor pirani (SRS PG105) e controlador (SRS IGC100) calibrado para N2. Uma válvula de purga na câmara de vácuo permitiu que a pressão fosse variada. Os raios-X foram detectados usando um detector de estado sólido de raios-X (Amptek XR-Loot-CdTe) tendo um detector de 25 mm2 de área e uma eficiência próxima dos 100% no intervalo de 10 keV a 60 keV. Isto foi colocado no exterior da câmara atrás de uma janela de policarbonato de 6 mm (não corrigida). O sinal de saída do seu amplificador associado (Amptek PX2T-CdTe) foi gravado na amostra 1 M s4 por uma placa de aquisição de (NI PXI-1033) e armazenado em disco antes da análise ser realizada. A placa de aquisição de dados foi acionada usando o gatilho solenoide TTL. Salvo disposição em contrário, o tempo coleta para todos os dados apresentados neste experimento foi de 60 s e o detector estava a 7 cm de distância do centro da fonte. Usando este aparelho, investigamos a produção e espectros de raios-X a pressões de vácuo entre 10-3 Torr e 10-2 Torr, a separações entre 2,5 mm e 5 mm e a taxas de repetição entre 1 Hz e 20 Hz.[0037] The device was mounted in a vacuum chamber, which was emptied by a turbomolecular pump supported by a dry pump. The vacuum pressure was measured using a pirani meter (SRS PG105) and controller (SRS IGC100) calibrated to N2. A bleed valve in the vacuum chamber allowed the pressure to be varied. X-rays were detected using a solid-state X-ray detector (Amptek XR-Loot-CdTe) having a 25 mm2 area detector and an efficiency close to 100% in the range of 10 keV to 60 keV. This was placed outside the chamber behind a 6 mm polycarbonate window (uncorrected). The output signal from its associated amplifier (Amptek PX2T-CdTe) was recorded on the 1 M s4 sample by an acquisition board (NI PXI-1033) and stored on disk before the analysis was performed. The data acquisition board was triggered using the TTL solenoid trigger. Unless otherwise stated, the collection time for all data presented in this experiment was 60 s and the detector was 7 cm away from the center of the source. Using this device, we investigated the production and X-ray spectra at vacuum pressures between 10-3 Torr and 10-2 Torr, at separations between 2.5 mm and 5 mm and at repetition rates between 1 Hz and 20 Hz.
[0038] A FIG. 2 mostra o espectro de raios-X, resultante do carre gamento do epóxi com prata e molibdênio mostrando claramente li- nhas-K características do molibdênio : ■ e de prata "' k . A resolução destas linhas é limitada pelo instrumento (~ 400 eV) de modo que não é possível resolver os com-ponentes ' ' • . Para o espectro de prata mostrado, um fluxo de 2,43 x 105 fótons de raios-X s-1foi emitido dentro de 2π. Destes, 9% têm energias que variam entre 20,5 keV e 23 keV.[0038] FIG. 2 shows the X-ray spectrum, resulting from loading the epoxy with silver and molybdenum, clearly showing K-lines characteristic of molybdenum: ■ and silver "'k. The resolution of these lines is limited by the instrument (~ 400 eV ) so that it is not possible to resolve the components '' •. For the silver spectrum shown, a flux of 2.43 x 105 s-1 X-ray photons was emitted within 2π. Of these, 9% have energies ranging from 20.5 keV to 23 keV.
[0039] O surgimento das linhas K do bremsstrahlung é uma de monstração clara de que o silicone carrega negativamente em relação ao epóxi, uma vez que o epóxi carregado de metal deve agir como o alvo de elétrons ou ânodo. Ainda que o deslocamento entre as superfícies de contato não foi medido diretamente, uma análise dos dados mostrou que à frequência máxima do ciclo usada (20 Hz), a duração da emissão corresponde quase exatamente ao tempo que o silicone e epóxi foram separados; o que significa que a separação máxima foi alcançada em um tempo muito menor do que 25 ms. A adição de materiais de alto Z ao epóxi também deve aumentar a probabilidade e a eficiência da emissão. Enquanto as variações experimentais não permitiram uma investigação completa dessa predição, vale a pena mencionar que o fluxo máximo de raios-X que nós registramos • 11 " 'foi em experimentos realizados com um enchimento de tungstênio. Nas mais baixas pressões de vácuo de gás usadas (1 mTorr), foi descoberto que a emissão de raios-X se deteriorou ao lon- go de vários segundos (FIG. 3) e que não existiu nenhuma diferença espectral diferente de uma ordem de magnitude da perda de intensidade (inserção FIG. 3). A presença das linhas ' por toda a se paração do ciclo é uma demonstração uma demonstração surpreendente da energética envolvida no processo e mostra que um potencial de 40 kV ainda existe depois de 1 segundo de descarga. Se a energia cinética máxima dos elétrons no campo criado pelo silicone e epóxi for assumida como sendo 40 kV no final de cada ciclo aberto, e, adicionalmente, que o contato pode ser aproximado por placas carregadas paralelas de 64 mm2, então a densidade de carga final, " a uma sepa ração de 5 mm é de . Para o experimento mostrado na FIG. 3, um fluxo de fótons de raios -X s-1 ' foi registrado (cor respondendo a 2,52 x 105 por ciclo) Se a eficiência da irradiação por refreamento do epóxi recheado de metal for ~10-4, então a densidade de carga inicial, :T • é 11 ' 1 - apenas ligeiramente maior do que na superfície no final do ciclo.[0039] The appearance of the K lines of the bremsstrahlung is a clear demonstration that silicone charges negatively in relation to the epoxy, since the metal charged epoxy must act as the electron or anode target. Although the displacement between the contact surfaces was not directly measured, an analysis of the data showed that at the maximum frequency of the cycle used (20 Hz), the duration of the emission corresponds almost exactly to the time that the silicone and epoxy were separated; which means that the maximum separation was achieved in a much shorter time than 25 ms. The addition of high Z materials to the epoxy should also increase the likelihood and efficiency of the emission. While the experimental variations did not allow a complete investigation of this prediction, it is worth mentioning that the maximum flow of X-rays that we recorded • 11 "'was in experiments carried out with a tungsten filler. At the lowest gas vacuum pressures used (1 mTorr), it was discovered that the X-ray emission deteriorated over several seconds (FIG. 3) and that there was no spectral difference other than an order of magnitude of the loss of intensity (insertion FIG. 3 The presence of the lines throughout the cycle is a surprising demonstration of the energy involved in the process and shows that a potential of 40 kV still exists after 1 second of discharge. If the maximum kinetic energy of the electrons in the field created by silicone and epoxy is assumed to be 40 kV at the end of each open cycle, and additionally, that the contact can be approximated by 64 mm2 parallel charged plates, then the charge density final, "at a separation of 5 mm is. For the experiment shown in FIG. 3, a flow of photons of X-rays s-1 'was recorded (color responding to 2.52 x 105 per cycle) If the efficiency of the braking irradiation of the metal-filled epoxy is ~ 10-4, then the density of initial load,: T • is 11 '1 - only slightly larger than on the surface at the end of the cycle.
[0040] À medida que a pressão de vácuo foi aumentada, verificou- se que era possível alterar tanto a forma da curva envoltória espectral (FIG. 4) e o tempo da rajada de raios-X (FIG. 4: Inserção). Os tempos longos de emissão de raios-X que caracterizam o sistema a 1 mTorr (FIG. 3) podem ser encurtados de modo que a duração temporal do pulso estreitada para menos de 10 ms. Estas rajadas ocorreram conforme o epóxi e silicone se separaram inicialmente. Verificou-se que a pressão ótima para ocorrer este estreitamento variou entre experimentos, mas, foi geralmente encontrada entre 20 mTorr e 30 mTorr. A uma temperatura de 296 K e uma pressão de 30 mTorr : ' ', o percurso livre médio de um elétron é calculado para ser ~ 8 milímetros - da mesma ordem de grandeza que a separação da placa (2,5 mm) - sugerindo que as interações com moléculas de gás desempenham um papel cada vez maior no mecanismo.[0040] As the vacuum pressure was increased, it was found that it was possible to change both the shape of the spectral envelope curve (FIG. 4) and the time of the X-ray burst (FIG. 4: Insertion). The long X-ray emission times that characterize the system at 1 mTorr (FIG. 3) can be shortened so that the temporal duration of the pulse is narrowed to less than 10 ms. These bursts occurred as the epoxy and silicone initially separated. It was found that the optimal pressure to occur this narrowing varied between experiments, but it was generally found between 20 mTorr and 30 mTorr. At a temperature of 296 K and a pressure of 30 mTorr: '', the average free path of an electron is calculated to be ~ 8 millimeters - of the same order of magnitude as the separation of the plate (2.5 mm) - suggesting that interactions with gas molecules play an increasing role in the mechanism.
[0041] Uma deterioração característica do dispositivo foi descober ta o qual pareceu depender tanto da pressão e do número de ciclos de contato. Apesar disso, verificou-se que a frequência do ciclo poderia ser aumentada para realizar um escalonamento quase linear até 20 Hz quando as escalas de tempo entre os intervalos de amostragem sucessivos eram curtas. A FIG. 5 mostra o número de fótons de raios-X gravados por segundo, quando o sistema está funcionando a 1 Hz, 10 Hz e 20 Hz. A inserção para FIG. 5 é uma representação gráfica do número médio de fótons de raios-X por ciclo de contato para a sequência mostrada de 10 Hz, 1 Hz, 20 Hz.[0041] A characteristic deterioration of the device was discovered which seemed to depend on both the pressure and the number of contact cycles. Despite this, it was found that the frequency of the cycle could be increased to perform an almost linear scaling up to 20 Hz when the time scales between successive sampling intervals were short. FIG. 5 shows the number of X-ray photons recorded per second, when the system is running at 1 Hz, 10 Hz and 20 Hz. The insertion for FIG. 5 is a graphical representation of the average number of X-ray photons per contact cycle for the displayed sequence of 10 Hz, 1 Hz, 20 Hz.
[0042] Uma fonte de raio-X simples que utiliza o efeito triboelétrico, em vez de uma fonte de alimentação de alta tensão foi demonstrada neste exemplo, de acordo com uma concretização da invenção. Durante o contato repetido entre um epóxi carregado de metal e borracha de silicone, carga elétrica é transferida, tornando o silicone mais negativo do que o epóxi. O desequilíbrio de carga resultante cria um campo elétrico capaz de acelerar o excesso de elétrons em direção ao epóxi cheio de metal criando linhas fortes de raios-X características e irradiação por refreamento. A observação surpreendente é que o campo é mantido ao longo escalas de tempo relativamente longas. Nas pressões mais elevadas, as escalas de intensidade de raios-X de forma linear com a frequência de ciclo de até 20 Hz sugerindo que a única limitação para alcançar um dispositivo QI realista tendo 108 fótons S-1 é encontrar um atuador capaz de mm deslocamentos que possa ser operado a frequências de pelo menos 500 Hz. Atuadores piezelétricos bimorfos podem ser adequados para esta operação.[0042] A simple X-ray source that uses the triboelectric effect, instead of a high voltage power supply was demonstrated in this example, according to an embodiment of the invention. During repeated contact between a metal-loaded epoxy and silicone rubber, electrical charge is transferred, making the silicone more negative than the epoxy. The resulting charge imbalance creates an electric field capable of accelerating excess electrons towards the metal-filled epoxy creating strong lines of characteristic X-rays and radiation by braking. The surprising observation is that the field is maintained over relatively long time scales. At higher pressures, X-ray intensity scales in a linear fashion with a cycle frequency of up to 20 Hz suggesting that the only limitation to achieving a realistic IQ device having 108 S-1 photons is to find an actuator capable of mm displacements that can be operated at frequencies of at least 500 Hz. Bimorph piezoelectric actuators may be suitable for this operation.
[0043] A FIG. 6 mostra uma fonte de raios-X 200 de acordo com uma outra concretização da presente invenção. Mais uma vez, o reci-piente envolvente não é mostrado para maior clareza na visualização das estruturas internas. Na utilização, a fonte de raios X 200 será co-locada em um recipiente envolvente de modo a proporcionar um vácuo. O recipiente envolvente pode ter uma parte de janela que é mais transparente aos raios-X produzidos do que outras partes. A fonte de raios-X 200 tem um cantiléver 202 que é acionado por um transdutor piezelétrico. Existe uma membrana de silicone fino 204 no cantiléver 202 para proporcionar o primeiro contato. Um contato de epóxi 206 tem partículas de metal misturadas nele para fornecer o segundo contato. A FIG. 7 é uma fotografia que demonstra o dispositivo 200 em operação no qual há uma atmosfera de gás néon de baixa pressão no interior do recipiente envolvente que fornece o brilho vermelho- alaranjado características da descarga de néon.[0043] FIG. 6 shows an
[0044] A FIG. 8 é uma ilustração esquemática de uma fonte de raios-X 300 para a geração de um conjunto de raios - X com pelo menos uma banda estreita de energia de acordo com uma concretização da presente invenção. O conjunto de fontes de raios-X 300 inclui uma pluralidade de fontes de raios-X triboelétricas, tal como a fonte de raios X triboelétrica 302 e a fonte de raios X triboelétrica 304, dispostas em um padrão em matriz. Apenas duas das fontes de raios-X triboelétricas são marcadas com números de referência, para maior clareza. O conjunto 300 tem um total de dezesseis fontes de raios-X triboelétricas. Cada uma das dezesseis fontes de raios-X triboelétricas no conjunto de fonte de raios-X 300 são colocadas dentro de recipientes envolventes separados que são, por sua vez conectados juntos nesta concretização. Cada uma da pluralidade de fontes de raios-x triboelétricas contém um primeiro contato 306 disposto com uma primeira superfície de contato em um recipiente envolvente, e um segundo contato 308 disposto com uma segunda superfície de contato no referido recipiente envolvente, e um conjunto atuador 310 ligado operativamente a pelo menos um primeiro contato 306 e a um segundo contato 308 (Vide FIGS. 9 e 10). Cada uma das fontes de raios-X triboelétricas separadas no conjunto pode ser construída e operada como nas concretizações descritas acima. A FIG. 9 é uma vista explodida de um quadrante do conjunto 300 ilustrada na FIG. 8. A FIG. 10 é uma vista em corte transversal de duas fontes de raios-X triboelétricas adjacentes que for-necem uma visão mais clara na estrutura dos recipientes envolventes.[0044] FIG. 8 is a schematic illustration of an
[0045] Cada uma das fontes de raios-X triboelétricas no conjunto 300 de fontes de raios-X pode ser considerada de modo análogo a um monitor vídeo colorido. Cada fonte pode fornecer uma ou mais faixas estreitas de raios-X de uma energia selecionada (ou frequência), assim, em um sentido, sendo um padrão de emissão de “cor” de raios-X.[0045] Each of the triboelectric X-ray sources in the set of
[0046] As FIGS. 11A e 11B são ilustrações esquemáticas de um conjunto de fontes de raios-X 400 para a geração de um conjunto de raios - X com pelo menos uma banda estreita de energia de acordo com uma concretização da presente invenção. O conjunto de fontes de raios-X 400 inclui uma pluralidade de fontes de raios-X triboelétricas, tal como a fonte de raios X triboelétrica 402 e a fonte de raios X triboe- létrica 404, dispostas em um padrão em matriz. Esta concretização é semelhante à concretização das FIGS. 8-10 com exceção de que toda a pluralidade de fontes de raios-X triboelétricas é colocada dentro de um recipiente envolvente comum.[0046] FIGS. 11A and 11B are schematic illustrations of a set of
[0047] As concretizações ilustradas e discutidas nesta especifica ção destinam-se somente a ensinar àqueles peritos na técnica como fazer e utilizar a invenção. Ao descrever as concretizações da invenção, é empregada terminologia específica por uma questão de clareza. Porém, a invenção não está destinada a estar restrita a esta terminologia assim selecionada. As concretizações acima descritas da invenção podem ser modificadas ou alteradas, sem se afastar da invenção, como apreciado por aqueles peritos na técnica à luz dos ensinamentos anteriores. É, por conseguinte, para ser entendido que, dentro do es- copo das reivindicações e seus equivalentes, a invenção pode ser pra-ticada de outra forma que não a especificamente descrita.[0047] The embodiments illustrated and discussed in this specification are only intended to teach those skilled in the art how to make and use the invention. In describing the embodiments of the invention, specific terminology is employed for the sake of clarity. However, the invention is not intended to be restricted to this terminology so selected. The above-described embodiments of the invention can be modified or altered, without departing from the invention, as appreciated by those skilled in the art in light of the foregoing teachings. It is, therefore, to be understood that, within the scope of the claims and their equivalents, the invention can be practiced in a manner other than that specifically described.
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